CN114236687A - 光学谐振腔及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了一种光学谐振腔及其制作方法。所述光学谐振腔包括：条形波导，用于传输光信号；环形波导，与所述条形波导并列设置，用于将所述条形波导中满足预设条件的光信号耦合至所述环形波导内，并为耦合至所述环形波导内的光信号的传输提供循环路径；其中，在沿所述循环路径传输的过程中，所述环形波导内的部分光信号耦合至所述条形波导中；反射元件，与所述条形波导的端部连接，用于将接收的来自所述条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号；所述环形波导，还用于将所述反射光信号中满足所述预设条件的光信号耦合至所述环形波导内。
Description
技术领域
本公开实施例涉及但不限于光通信器件领域，尤其涉及一种光学谐振腔及其制作方法。
背景技术
在量子电动力学和硅基光子学领域，光学谐振腔已经有了广泛的研究和应用。光学谐振腔根据外形特点可分为微球谐振腔、微盘谐振腔、微环谐振腔、微柱谐振腔、微环芯谐振腔等。微环谐振腔由于结构简单、尺寸紧凑、易于集成，并且具有较高的品质因子(quality factor，Q值)和较好的滤波特性，成为硅基光子器件的主要构件之一。
随着硅基光子器件集成度增加，微环谐振腔的尺寸进一步减小。然而，在制作过程中，可能会增加微环谐振腔侧壁的粗糙度，导致光信号在微环谐振腔中传输的损耗增加，微环谐振腔的Q值降低。因此，如何减少光信号在微环谐振腔中传输的损耗，提高微环谐振腔的Q值，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
根据本公开实施例的第一方面，提供一种光学谐振腔，包括：
条形波导，用于传输光信号；
环形波导，与所述条形波导并列设置，用于将所述条形波导中满足预设条件的光信号耦合至所述环形波导内，并为耦合至所述环形波导内的光信号的传输提供循环路径；其中，在沿所述循环路径传输的过程中，所述环形波导内的部分光信号耦合至所述条形波导中；
反射元件，与所述条形波导的端部连接，用于将接收的来自所述条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号；
所述环形波导，还用于将所述反射光信号中满足所述预设条件的光信号耦合至所述环形波导内。
在一些实施例中，所述环形波导包括：连通的第一波导区域和第二波导区域；其中，所述第一波导区域的环宽小于所述第二波导区域的环宽，所述第一波导区域相对靠近所述条形波导；
所述第一波导区域，具体用于耦合所述条形波导中满足所述预设条件的光信号，并将来自所述第二波导区域且未耦合至所述条形波导中的光信号再次传输至所述第二波导区域；
所述第一波导区域，具体还用于将来自所述第二波导区域的部分光信号耦合至所述条形波导中。
在一些实施例中，所述反射元件用于将接收的来自所述条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号，包括：
所述反射元件，用于将未耦合至所述环形波导内的至少部分光信号和从所述第一波导区域耦合至所述条形波导中的至少部分光信号反射，以形成所述反射光信号。
在一些实施例中，所述环形波导包括：外环和内环；所述内环的半径小于所述外环的半径；
所述外环的圆心与所述内环的圆心在平行于所述环形波导的平面内未重合。
在一些实施例中，所述条形波导包括：第一端部和第二端部；所述反射元件，包括：
第一子反射元件，与所述第一端部连接；
和/或，
第二子反射元件，与所述第二端部连接。
在一些实施例中，所述条形波导沿第一方向延伸；
所述条形波导和所述环形波导沿第二方向并列设置；其中，所述条形波导和所述环形波导位于基底之上，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第二方向和所述第一方向平行于所述基底所在的平面；
或，
所述条形波导和所述环形波导沿第三方向并列设置；其中，所述条形波导位于基底和所述环形波导之间；所述第一方向平行于所述基底所在的平面，所述第三方向垂直于所述基底所在的平面。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种光学谐振腔的制作方法，包括：
形成条形波导；其中，所述条形波导用于传输光信号；
形成环形波导；其中，所述环形波导，与所述条形波导并列设置，用于将所述条形波导中满足预设条件的光信号耦合至所述环形波导内，并为耦合至所述环形波导内的光信号的传输提供循环路径；在沿所述循环路径传输的过程中，所述环形波导内的部分光信号耦合至所述条形波导中；
形成与所述条形波导的端部连接的反射元件；其中，所述反射元件用于将接收的来自所述条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号；所述环形波导，还用于将所述反射光信号中满足所述预设条件的光信号耦合至所述环形波导内。
在一些实施例中，所述形成环形波导，包括：
形成环形波导材料层，对所述环形波导材料层执行退火处理，以形成所述环形波导。
在一些实施例中，所述形成条形波导，包括：在基底上形成沿第一方向延伸的所述条形波导；
所述形成环形波导，包括：
在所述基底上形成所述环形波导；其中，所述环形波导与所述条形波导沿第二方向并列设置；所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第二方向和所述第一方向平行于所述基底所在的平面。
在一些实施例中，所述形成条形波导，包括：在基底上形成沿第一方向延伸的所述条形波导；
所述形成环形波导，包括：
在所述条形波导上形成所述环形波导；其中，所述第一方向平行于所述基底所在的平面。
本公开实施例中，通过设置与条形波导端部连接的反射元件，反射元件可将接收的来自条形波导的至少部分光信号反射形成反射光信号，反射光信号在经过条形波导和环形波导的耦合区域时，满足预设条件的反射光信号会耦合至环形波导内。如此，可将从环形波导耦合至条形波导中的至少部分光信号经反射元件反射后再次耦合进入环形波导内，从而将更多的光信号限制在环形波导中，有利于提高环形波导的品质因子。
附图说明
图1是根据本公开实施例示出的一种光学谐振腔的示意图；
图2a至图2d是根据本公开实施例示出的一种光学谐振腔的局部示意图；
图3是根据本公开实施例示出的一种光学谐振腔的制作方法的流程示意图；
图4是根据本公开实施例示出的一种光学谐振腔的制作过程的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本公开的技术方案进一步详细阐述。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方法，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻的理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体的描述本公开。根据下面说明和权利要求书，本公开的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本公开实施例的目的。
在本公开实施例中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
需要说明的是，本公开实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
随着硅基光子器件集成度增加，微环谐振腔的尺寸进一步减小。然而，在微环谐振腔的制作过程中，由于掩膜版缺陷、光刻误差以及刻蚀过程中产生的大量粒子轰击等，会增加微环谐振腔波导区域侧壁的粗糙度，光信号在微环谐振腔的波导芯与包层之间的界面发生散射或折射，导致光信号在微环谐振腔中传输的损耗增加，能量降低，导致微环谐振腔的Q值降低。
有鉴于此，本公开实施例提供一种光学谐振腔及其制作方法。
图1是根据本公开实施例示出的一种光学谐振腔100的示意图。参照图1所示，光学谐振腔100，包括：
条形波导110，用于传输光信号；
环形波导120，与条形波导110并列设置，用于将条形波导110中满足预设条件的光信号耦合至环形波导120内，并为耦合至环形波导120内的光信号的传输提供循环路径；其中，在沿循环路径传输的过程中，环形波导120内的部分光信号耦合至条形波导110中；
反射元件130，与条形波导110的端部连接，用于将接收的来自条形波导110的至少部分光信号反射以形成反射光信号；
环形波导120，还用于将反射光信号中满足预设条件的光信号耦合至环形波导120内。
示例性地，参照图1所示，条形波导110沿x方向延伸，包括：沿x方向相对设置的输入端和输出端，光信号在输入端和输出端之间传输。环形波导120与条形波导110沿y方向并列设置。反射元件130与条形波导110沿x方向并列设置，并与条形波导110的端部连接。
示例性地，参照图1所示，不同波长的光信号λ1，λ2从条形波导110的输入端输入，并在条形波导110中传输。当光信号λ1，λ2经过耦合区域S时，满足预设条件的光信号λ2耦合进入环形波导120，并在环形波导120内沿循环路径传输(即沿图中虚线箭头所示)，未满足预设条件的光信号λ1保留在条形波导110中，并沿朝向输出端的方向(例如，朝向x轴正方向)传输。
这里，光信号λ1，λ2仅为示意，用以向本领域技术人员传达本公开，然而本公开并不限于此，在实际的应用中，可向条形波导中连续地输入光信号λ1，λ2，……λn等。满足预设条件的光信号包括特定波长的光信号或特定频率的光信号，可以是光信号λ2……λn中至少一个波长的光信号，例如，光信号λ2和λ3满足预设条件。
需要指出的是，条形波导110与环形波导120之间的距离较近(通常为几百纳米)，条形波导110中传输的光信号在经过耦合区域S时满足谐振条件的光信号以倏逝波的形式进入环形波导120内，并在环形波导120内沿循环路径传输。在沿循环路径传输的过程中，环形波导120内的部分光信号耦合进入条形波导110中。由于环形波导120的侧壁存在一定的粗糙度，环形波导120内的部分光信号与侧壁相互作用而耦合进入条形波导110中。此外，条形波导110与环形波导120之间的距离较近，环形波导120内经过耦合区域S的部分光信号也会以倏逝波的形式而耦合进入条形波导110中。例如，图1中条形波导110中的光信号λ2耦合进入环形波导120内，环形波导120内的光信号λ3耦合进入条形波导110中。
示例性地，反射元件130可与条形波导110的输出端连接，用于将条形波导110中传输至输出端的光信号反射以形成反射光信号。可以理解的是，反射光信号在条形波导110中沿朝向输入端的方向(例如，朝向x轴负方向)传输。当反射光信号经过耦合区域S，反射光信号中满足预设条件的光信号以倏逝波的形式进入环形波导120内。例如，图1中光信号λ3经反射元件反射后经过耦合区域S时，从条形波导110中耦合进入环形波导120内。
条形波导110和环形波导120的组成材料包括：硅基光波导材料，例如，单晶硅、非晶硅、绝缘体上硅(SOI)、硅基二氧化硅(Si-SiO2)或氮化硅等。条形波导110和环形波导120的组成材料组成材料可以相同，也可以不同。
反射元件130包括：部分反射的镜元件或全反射的镜元件。当反射元件130为部分反射的镜元件时，反射元件130还可用于将接收的来自所述条形波导的另一部分光信号输出。部分反射的镜元件表示的是反射元件130的反射率大于零且小于100％，全反射的镜元件表示的是反射元件130的反射率为100％。
本公开实施例中，通过设置与条形波导端部连接的反射元件，反射元件可将接收的来自条形波导的至少部分光信号反射形成反射光信号，反射光信号在经过条形波导和环形波导的耦合区域时，满足预设条件的反射光信号会耦合至环形波导内。如此，可将从环形波导耦合至条形波导中的至少部分光信号经反射元件反射后再次耦合进入环形波导内，从而将更多的光信号限制在环形波导中，有利于提高光学谐振腔的品质因子(Q值)。
Q值代表了光学谐振腔对光的限制能力，Q值越大，光学谐振腔的谐振谱线峰越尖锐，光学谐振腔的存储光信号的能量越强，这种具有较高Q值的光学谐振腔能够用来制作更敏感的传感器，较低驱动的电压调制器以及较低阈值的激光器等。
在一些实施例中，参照图1所示，环形波导120包括：连通的第一波导区域120-1和第二波导区域120-2；其中，第一波导区域120-1的环宽小于第二波导区域120-2的环宽，第一波导区域120-1相对靠近条形波导110；
第一波导区域120-1，具体用于耦合条形波导110中满足预设条件的光信号，并将来自第二波导区域120-2且未耦合至条形波导110中的光信号再次传输至第二波导区域120-2；
第一波导区域120-1，具体还用于将来自第二波导区域120-2的部分光信号耦合至条形波导110中。
示例性地，参照图1所示，第一波导区域120-1和第二波导区域120-2连通，第一波导区域120-1与条形波导110之间的距离小于第二波导区域120-2与条形波导110之间的距离。第一波导区域120-1可以是环形波导120与条形波导110发生耦合的区域。耦合进入环形波导120内的光信号顺次经过第一波导区域120-1和第二波导区域120-2(即沿循环路径传输)。
当耦合进入环形波导120内的光信号沿循环路径再次经过耦合区域S时，一部分光信号以倏逝波的形式进入条形波导110中，另一部分光信号保留在环形波导120内，继续沿第一波导区域120-1和第二波导区域120-2传输。
可以理解地，在环形波导120内发生谐振而不断加强的光信号，可继续沿第一波导区域120-1和第二波导区域120-2传输。在环形波导120内由于损耗而强度减弱的光信号，再次经过耦合区域S时耦合进入条形波导110中。
这里，光信号第一次从条形波导110耦合进入环形波导120记为第一次经过耦合区域S，环形波导120中的光信号可以是第二次经过耦合区域S时，从环形波导120耦合进入条形波导110中，此时，光信号在环形波导120的循环次数为一次。
环形波导120中的光信号还可以是第三次经过耦合区域S时，从环形波导120耦合进入条形波导110中，此时，光信号在环形波导120的循环次数为两次。以此类推，环形波导120中的光信号在第n次经过耦合区域S时，从环形波导120耦合进入条形波导110中，此时，光信号在环形波导120的循环次数为(n-1)次，n为大于1的正整数。
参照图2b所示，第一波导区域120-1的环宽d1小于第二波导区域120-2的环宽d2。这里，环宽可以是经过圆心O1的直线与外环121和内环122的交点之间的距离，环宽还可以是经过圆心O2的直线与外环121和内环122的交点之间的距离，本公开在此不作限制。
本公开实施例中，通过设置连通的第一波导区域和第二波导区域，可为光信号在环形波导内的传输提供循环路径。由于第一波导区域的环宽小于第二波导区域的环宽，第一波导区域相对靠近第二波导区域，在第一波导区域，环形波导的宽度变窄，窄波导区域有利于与条形波导高效耦合，提高耦合效率。
在第二波导区域，环形波导的宽度变宽，使得光信号分散在较大的宽波导区域上，光波模场与内侧壁的接触面减小，减小该区域光波模场与侧壁的相互作用，有利于减小宽波导区域侧壁引起的散射或折射损耗，进一步提升环形波导的品质因子。
并且，由于环形波导的非对称设计，有利于降低环形波导侧壁粗糙度的影响，提高环形波导制作的工艺裕度。
在一些实施例中，参照图2b所示，环形波导120包括：外环121和内环122；内环122的半径小于外环121的半径；
外环121的圆心与内环122的圆心在平行于环形波导120的平面内未重合。
参照图2b所示，外环121的半径为R，内环122的半径为r，且满足关系：R＞r。外环121的圆心为O1，内环122的圆心为O2，圆心O1和圆心O2在xoy平面内未重合。例如，圆心O1(x1，y1)和圆心为O2(x2，y2)满足关系：x1-x2≠0，和/或，y1-y2≠0。
示例性地，结合图1和图2b所示，条形波导110和环形波导120沿y轴正方向依次并列设置，外环121的圆心O1和内环122的圆心为O2满足关系：y1-y2＞0，以保证第一波导区域120-1相对靠近条形波导110。
在其它实施例中，环形波导120和条形波导110沿y轴正方向依次并列设置，外环121的圆心O1和内环122的圆心为O2满足关系：y1-y2＜0，以保证第一波导区域120-1相对靠近条形波导110。
可以理解的是，本公开实施例中，通过非同心圆的环形波导设计，可在环形波导中形成窄波导区域(即第一波导区域)和宽波导区域(即第二波导区域)，窄波导区域相对靠近条形波导，有利于提高与条形波导之间的耦合效率，宽波导区域有利于减小光波模场与内侧壁的相互作用，从而减小光波的损耗。
在一些实施例中，第一波导区域环宽的最小值与条形波导的宽度相同。
示例性地，结合图1和图2b所示，沿光信号传输的方向，第一波导区域120-1的环宽先逐渐减小，再逐渐增大，第二波导区域120-2的环宽先逐渐增大，再逐渐减小。第一波导区域120-1环宽的最小值用d1表示，第二波导区域120-2环宽的最大值用d2表示，第一波导区域120-1环宽的最小值d1与条形波导d1的宽度相同。可以理解的是，本公开实施例中，通过设置第一波导区域环宽的最小值与条形波导的宽度相同，有利于进一步提高条形波导和环形波导之间的耦合效率。
在一些实施例中，反射元件130用于将接收的来自条形波导110的至少部分光信号反射以形成反射光信号，包括：
反射元件130，用于将未耦合至环形波导120内的至少部分光信号和从第一波导区域120-1耦合至条形波导110中的至少部分光信号反射，以形成反射光信号。
示例性地，参照图1所示，反射元件130可将条形波导110中未耦合进入环形波导120内的光信号光信号λ1反射，还可将从环形波导120耦合进入条形波导110中的光信号λ3反射。
需要强调的是，这里光信号λ1和λ3仅为示意，，用以向本领域技术人员传达本公开。应当理解的是，多个波长的光信号从条形波导110传输至反射元件130，一部分波长的光信号在反射元件的一个端口发生反射，另一部分波长的光信号从反射元件的另一个端口输出。
在一些实施例中，参照图1所示，条形波导110包括：第一端部110a和第二端部110b；反射元件130，包括：
第一子反射元件131，与第一端部110a连接；
和/或，
第二子反射元件132，与第二端部110b连接。
示例性地，参照图1所示，第一端部110a可以是条形波导110的输入端，第二端部110b可以是条形波导110的输出端，第二子反射元件132与第二端部110b连接，用于将传输至第二端部110b的部分光信号反射以形成反射光信号。反射光信号在条形波导110中沿朝向第一端部110a的方向传输。当反射光信号经过耦合区域S，反射光信号中满足预设条件的光信号以倏逝波的形式进入环形波导120内。
在其它实施例中，第二端部110b可以是条形波导110的输入端，第一端部110a可以是条形波导110的输出端，第一子反射元件131与第一端部110a连接，用于将传输至第一端部110a的部分光信号反射以形成反射光信号。反射光信号在条形波导110中沿朝向第二端部110b的方向传输。当反射光信号经过耦合区域S，反射光信号中满足预设条件的光信号以倏逝波的形式进入环形波导120内。
第一子反射元件131和第二子反射元件132包括：萨格纳克(Sagnac)环形镜，该萨格纳克环形镜由一个2×2光纤耦合器构成。2×2光纤耦合器是指包括两个输入端和两个输出端的四端口器件，将同一侧的两个输入端或同一侧的两个输出端相连可构成萨格纳克环形镜，未相连的两个端口一个用作光信号的反射端口，另一个用作光信号的传输端口。
相较于光信号直接从条形波导的输出端输出，本示例中通过在条形波导的输出端设置反射元件，可以将传输至条形波导输出端的至少部分光信号反射以形成反射光信号，反射光信号在沿条形波导传输的过程中会经过条形波导与环形波导之间的耦合区域，满足预设条件的反射光信号耦合进入环形波导，如此可提高条形波导与环形波导之间的耦合效率，将更多的光信号再次耦合至环形波导内，减小光信号的损耗。
示例性地，参照图1所示，第一端部110a可以是条形波导110的输入端，第二端部110b可以是条形波导110的输出端，第二子反射元件132与第二端部110b连接，用于将传输至第二端部110b的部分光信号反射以形成反射光信号。反射光信号在条形波导110中沿朝向第一端部110a的方向传输，当反射光信号经过耦合区域S，一部分反射光信号耦合进入环形波导120内，另一部分反射光信号继续沿朝向第一端部110a的方向传输，第一子反射元件131与第一端部110a连接，用于将传输至第一端部110a的部分反射光信号反射，可以理解的是，经第一子反射元件131反射的部分反射光信号与输入光信号的传输方向相同，即沿朝向第二端部110b的方向传输。
相较于仅在条形波导的一端设置子反射元件，本示例中通过在条形波导的两端均设置有子反射元件，有利于进一步提高条形波导与环形波导之间的耦合效率，将更多的光信号再次耦合至环形波导内，减小光信号的损耗。
在一些实施例中，条形波导110沿第一方向延伸；
条形波导110和环形波导120沿第二方向并列设置；其中，条形波导110和环形波导120位于基底之上，第二方向与第一方向垂直，第二方向和第一方向平行于基底所在的平面；
或，
条形波导110和环形波导120沿第三方向并列设置；其中，条形波导110位于基底和环形波导120之间；第一方向平行于基底所在的平面，第三方向垂直于基底所在的平面。
示例性地，参照图2a和图2b所示，条形波导110和环形波导120位于基底140上，条形波导110沿x方向延伸，且与环形波导120沿y方向并列设置，环形波导120的窄波导区域(即第一波导区域120-1)相对靠近条形波导110。可以理解的是，在本示例中，条形波导110和环形波导120通过侧向耦合(如图2a中虚线箭头所示)的方式传输光信号。
示例性地，参照图2c和图2d所示，基底140、条形波导110和环形波导120沿z方向依次并列设置，条形波导110沿x方向延伸，环形波导120的窄波导区域(即第一波导区域120-1)相对靠近条形波导110。可以理解的是，在本示例中，条形波导110和环形波导120通过垂直耦合(如图2c中虚线箭头所示)的方式传输光信号。
在一些实施例中，基底140可以是氧化物衬底，组成材料包括但不限于：氧化硅。在另外一些实施例中，可以采用带有氧化硅膜层的半导体衬底、蓝宝石衬底和玻璃衬底中的任意一种。其中，半导体衬底又可以包括：单质半导体材料(例如硅、锗)、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料、有机半导体材料或者本领域已知的其它半导体材料。本领域技术人员可以根据实际需求进行选择，本公开在此不作限制。
需要强调的是，虽然图2a至图2d中未示出反射元件，应当理解的是，反射元件与条形波导的端部连接，且与条形波导位于同一平面。
这里，x方向表示的是第一方向，y方向表示的是第二方向，z方向表示的是第三方向，xoy平面平行于基底所在的平面，z方向垂直于基底所在的平面。
本公开实施例中，条形波导和环形波导之间可通过侧向耦合或垂直耦合的方式传输光信号，增加了光学谐振腔的条形波导与环形波导之间耦合方式的多样性，本领域技术人员可根据实际的设计需求以及波导材料的性质进行选择，本公开在此不作限制。
图3是根据本公开实施例示出的一种光学谐振腔的制作方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
S100：形成条形波导；其中，条形波导用于传输光信号；
S200：形成环形波导；其中，环形波导，与条形波导并列设置，用于将条形波导中满足预设条件的光信号耦合至环形波导内，并为耦合至环形波导内的光信号的传输提供循环路径；在沿所述循环路径传输的过程中，环形波导还用于将环形波导内的部分光信号耦合至条形波导中；
S300：形成与条形波导的端部连接的反射元件；其中，反射元件用于将接收的来自条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号；环形波导，还用于将反射光信号中满足预设条件的光信号耦合至环形波导内。
示例性地，可通过匀胶、曝光、显影、刻蚀以及去胶等工艺形成条形波导、环形波导和反射元件。例如，可在基底上形成波导材料层，通过匀胶工艺形成覆盖波导材料层的光刻胶材料层，通过曝光和显影工艺形成包括条形波导图案、环形波导图案和反射元件图案的光刻胶层，通过刻蚀工艺刻蚀波导材料层，通过去胶工艺去除覆盖条形波导、环形波导和反射元件的光刻胶层，以形成条形波导、环形波导和反射元件。
可以理解的是，在本示例中，可将条形波导、环形波导和反射元件的图形设计在同一个掩膜版上，利用该掩模版同时形成条形波导、环形波导和反射元件。在其他实施例中，还可将条形波导、环形波导和反射元件的图形设计在不同的掩膜版上，分别形成条形波导、环形波导和反射元件。本领域技术人员可根据实际的制程需求合理选择，本公开在此不作进一步地限制。
本公开实施例中，通过形成与条形波导端部连接的反射元件，反射元件可将接收的来自条形波导的至少部分光信号反射形成反射光信号，反射光信号在经过条形波导和环形波导的耦合区域时，满足预设条件的反射光信号会耦合至环形波导内。如此，可将从环形波导耦合至条形波导中的至少部分光信号经反射元件反射后再次耦合进入环形波导内，从而将更多的光信号限制在环形波导中，有利于提高光学谐振腔的品质因子(Q值)。
在一些实施例中，S100包括：形成条形波导材料层，对条形波导材料层执行退火处理，以形成条形波导。
在一些实施例中，S200包括：形成环形波导材料层，对环形波导材料层执行退火处理，以形成环形波导。
通过刻蚀工艺和去胶工艺，形成条形波导材料层110’和环形波导材料层120’，将承载有条形波导材料层110’和环形波导材料层120’的基底置于加热装置中，并向加热装置中通入惰性气体，对条形波导材料层110’和环形波导材料层120’执行退火处理，以形成如图1所示的条形波导110和环形波导120。
在一些实施例中，S300包括：形成与条形波导的端部连接的反射元件材料层，对反射元件材料层执行退火处理，以形成反射元件。
在一些实施例中，S100包括：形成条形波导材料层；
S300包括：形成与条形波导的端部连接的反射元件材料层；
S200包括：形成环形波导材料层，对条形波导材料层、反射元件材料层和环形波导材料层执行退火处理，以形成条形波导、反射元件和环形波导。在一具体示例中，参照图4所示，可将承载有条形波导材料层110’、环形波导材料层120’和反射元件材料层130’的基底置于玻璃介质上，将其放入石英炉管210中，并通过进气通道1或进气通道2向炉管210中通入惰性气体，以将炉管210内的空气排尽，防止各材料层氧化。通过温度控制装置220将炉管210加热至950℃并保持5分钟，待保温时间持续5.5分钟后，停止对炉管210加热以及通入惰性气体，待炉管冷却至室温后，将其取出。
退火处理的气体包括：氮气或氢气。本实施例中，退火处理的气体为氮气，相较于采用氢气退火，采用氮气退火更安全。
本公开实施例中，通过在高温状态下进行退火处理，可使得环形波导材料处于熔融状态，环形波导材料层表面由于张力作用而趋于平滑，改善环形波导侧壁的粗糙度，减小环形波导侧壁的散射或折射损耗，提高环形波导的Q值。
在一些实施例中，形成条形波导，包括：在基底上形成沿第一方向延伸的条形波导；
形成环形波导，包括：
在基底上形成环形波导；其中，环形波导与条形波导沿第二方向并列设置；第二方向与第一方向垂直，第二方向和第一方向平行于基底所在的平面。
在一示例中，结合图2a和图2b所示，可先在基底140上形成沿x方向延伸的条形波导110，再在基底140上形成与条形波导110沿y方向并列设置的环形波导120。
在另一示例中，结合图2a和图2b所示，也可先在基底140上形成环形波导120，再在基底140上形成与环形波导120沿y方向并列设置的条形波导110，条形波导110沿x方向延伸。
在又一示例中，还可在基底140上同时形成沿y方向并列设置的条形波导110和环形波导120，条形波导110沿x方向延伸。
可以理解的是，当环形波导与条形波导沿第二方向并列设置时，本公开对条形波导和环形波导的形成顺序不作限制，本领域技术人员可根据实际的工艺制程而合理选择。
在一些实施例中，形成条形波导，包括：在基底上形成沿第一方向延伸的条形波导；
形成环形波导，包括：
在条形波导上形成环形波导；其中，第一方向平行于基底所在的平面。
结合图2c和图2d所示，可先在基底140上形成沿x方向延伸的条形波导110，形成覆盖条形波导的介质层，再在介质层上形成环形波导120，基底140、条形波导110和环形波导120沿z方向依次并列设置。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种光学谐振腔，其特征在于，包括：
条形波导，用于传输光信号；
环形波导，与所述条形波导并列设置，用于将所述条形波导中满足预设条件的光信号耦合至所述环形波导内，并为耦合至所述环形波导内的光信号的传输提供循环路径；其中，在沿所述循环路径传输的过程中，所述环形波导内的部分光信号耦合至所述条形波导中；
反射元件，与所述条形波导的端部连接，用于将接收的来自所述条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号；
所述环形波导，还用于将所述反射光信号中满足所述预设条件的光信号耦合至所述环形波导内。
2.根据权利要求1所述的光学谐振腔，其特征在于，
所述环形波导包括：连通的第一波导区域和第二波导区域；其中，所述第一波导区域的环宽小于所述第二波导区域的环宽，所述第一波导区域相对靠近所述条形波导；
所述第一波导区域，具体用于耦合所述条形波导中满足所述预设条件的光信号，并将来自所述第二波导区域且未耦合至所述条形波导中的光信号再次传输至所述第二波导区域；
所述第一波导区域，具体还用于将来自所述第二波导区域的部分光信号耦合至所述条形波导中。
3.根据权利要求2所述的光学谐振腔，其特征在于，所述反射元件用于将接收的来自所述条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号，包括：
所述反射元件，用于将未耦合至所述环形波导内的至少部分光信号和从所述第一波导区域耦合至所述条形波导中的至少部分光信号反射，以形成所述反射光信号。
4.根据权利要求2所述的光学谐振腔，其特征在于，所述环形波导包括：外环和内环；所述内环的半径小于所述外环的半径；
所述外环的圆心与所述内环的圆心在平行于所述环形波导的平面内未重合。
5.根据权利要求1所述的光学谐振腔，其特征在于，所述条形波导包括：第一端部和第二端部；所述反射元件，包括：
第一子反射元件，与所述第一端部连接；
和/或，
第二子反射元件，与所述第二端部连接。
6.根据权利要求1所述的光学谐振腔，其特征在于，所述条形波导沿第一方向延伸；
所述条形波导和所述环形波导沿第二方向并列设置；其中，所述条形波导和所述环形波导位于基底之上，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第二方向和所述第一方向平行于所述基底所在的平面；
或，
所述条形波导和所述环形波导沿第三方向并列设置；其中，所述条形波导位于基底和所述环形波导之间；所述第一方向平行于所述基底所在的平面，所述第三方向垂直于所述基底所在的平面。
7.一种光学谐振腔的制作方法，其特征在于，包括：
形成条形波导；其中，所述条形波导用于传输光信号；
形成环形波导；其中，所述环形波导，与所述条形波导并列设置，用于将所述条形波导中满足预设条件的光信号耦合至所述环形波导内，并为耦合至所述环形波导内的光信号的传输提供循环路径；在沿所述循环路径传输的过程中，所述环形波导内的部分光信号耦合至所述条形波导中；
形成与所述条形波导的端部连接的反射元件；其中，所述反射元件用于将接收的来自所述条形波导的至少部分光信号反射以形成反射光信号；所述环形波导，还用于将所述反射光信号中满足所述预设条件的光信号耦合至所述环形波导内。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述形成环形波导，包括：
形成环形波导材料层，对所述环形波导材料层执行退火处理，以形成所述环形波导。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述形成条形波导，包括：在基底上形成沿第一方向延伸的所述条形波导；
所述形成环形波导，包括：
在所述基底上形成所述环形波导；其中，所述环形波导与所述条形波导沿第二方向并列设置；所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第二方向和所述第一方向平行于所述基底所在的平面。
10.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述形成条形波导，包括：在基底上形成沿第一方向延伸的所述条形波导；
所述形成环形波导，包括：
在所述条形波导上形成所述环形波导；其中，所述第一方向平行于所述基底所在的平面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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